DE3405178A1

DE3405178A1 - Schwimmelement fuer wassersportgeraet

Info

Publication number: DE3405178A1
Application number: DE19843405178
Authority: DE
Inventors: Udo 2071 Ammersbek Vidic
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-02-10
Filing date: 1984-02-10
Publication date: 1985-08-22
Also published as: DE3405178C2

Description

Udo Vidic, Birkenhöhe 22, 2071 Ammersbek 2

Schwimmelement für Wassersportgeräte

Die Erfindung betrifft ein Schwimmelement für Wassersportgerät, wie z.B. Wellen- und Surfbretter, Windgleiter od.dgl., mit einem in Längsrichtung des Schwimmelements sich erstreckenden, Schubspannungen aufnehmenden Grundelement und mit einer das Grundelement umgebenden, die äußere Form des Schwimmelements bestimmen-den Umhüllung.

Bei Wellen- und Surfbrettern, Windgleitern od.dgl. kommt es entscheidend auf die Steifigkeit in der Längsachse dieser Schwimmelemente an. Bei nicht ausreichender Steifigkeit bauen sich beim Einsetzen des Schwimmelements in die Welle während des Gleitzustandes, aber auch während der Verdrängungphase, Eigenschwingungen auf, die sich hauptsächlich entlang der Längsachse fortpflanzen, infolgedessen entstehen Transversalschwingungen sowie eine nicht erwünschte Biegebeanspruchung, was sich nachteilig auf die für den Fahrtzustand erforderliche Energie auswirkt, so daß schließlich die Fahrtgeschwindigkeit beträchtlich vermindert und die Betriebsstabilität beinträchtigt ist.

Wellen- und Surfbretter, Windgleiter od.dgl. werden heutzutage als leichte Kunststoff-Konstruktionen ausgeführt, um ein einfach zu handhabendes Wassersportgerät zu erhalten. Bekannte Segelbretter in Kunststoffbauweise müssen aber, um neben der Ausführung mit leichten Kunststoffen ausreichende Steifigkeit und Stabilität zu gewährleisten, aus einer mit Hartschaum oder Waben gefüllten oder mit Fasergewebe oder Armierung versehenen, entsprechend massiven Umhüllung aufgebaut sein. Die Hartschaumfüllung und/oder Wabenkonstruktion führen ihrerseits wieder zu ei-

ner nicht gewünschten Gewichtserhöhung des Segelbretts sowie zu einer relativ aufwendigen Bauweise, die sich nachteilig auf die Herstellungkosten auswirkt. Ausreichende Steifigkeit, gewichtsmäßig leichte Bauweise und einfache Konstruktion erfordern bei den bekannten Segelbrettern einen Kompromiß, der nicht sämtlichen Anforderungen in zufriedenstellender Weise Rechnung trägt. So ist es bekannt, den Brettkern mit einem Fasergewebe auszuführen (DE-OS 30 19 535) oder im Brettinneren eine Armierung (DE-OS 30 22 641) vorzusehen. Diese Konstruktionen sind herstellungs-technisch aufwendig und beeinträchtigen die Leichtbauweise des Schwimmelements.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gewichtsmäßig leicht bauendes sowie einfach herzustellendes Schwimmelement zu schaffen, bei dem die Quer- und Längssteifigkeit bei einem Höchstmaß an Materialeinsparung besonders groß ist.

Bei einem Schwimmelement der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Grundelement und seitlich an diesem angeordnete Ausleger wie Spanten od.dgl. mit einer Seile, Gurte, Bänder, Spannstäbe und/oder dgl. Elemente umfassenden, unter Vorspannung stehenden ümspannung miteinander verbunden sind. Mit der an dem Grundelement und den seitlichen Auslegern festgelegten Umspannung ist für den gesamten Körper des Schwimmelements eine selbsttragende Konstruktion nach Art eines räumlichen Fachwerks als vorgespanntes Skelett ausgebildet, wobei einerseits die erforderliche Längssteifigkeit durch das Grundelement und andererseits die aufzubringende Quersteifigkeit durch die Ausleger sowie durch die im wesentlichen am Längsumfang des Schwimmelements verlaufende Umspannung erzielt sind. Zwischen der Umspannung und dem Grundelement verbleibt ein Raum, der materialfrei gehalten oder mit Schäumen geringen spezifischen Gewichts aufgefüllt werden kann, so daß das Gewicht des Schwimmelements besonders vermindert ist. Die Steifigkeit des

Segelbretts kann an den besonders kraftbeanspruchten Stellen erzeugt werden. Weniger belastete Segelbrettpartien können hohl oder in offener, Material sparender Leichtbauweise ausgeführt werden. Die Gesamtstabilität der fachwerkähnlichen Konstruktion wird durch die unter Vorspannung stehende Umspannung und damit durch die auf Grundelement und Ausleger wirkenden Druckspannungen herbeigeführt, so daß ein seitliches Ausbiegen der Gesamtkonstruktion vermieden wird. Dabei umfaßt die erfindungsgemäße Konstruktion nur wenige, eine kostengünstige Herstellung gewährleistende Bauelemente und erlaubt ein Bauprinzip, das ohne Hartschaumfüllung, Versteifungswaben, Pasergewebe und/oder Armierung realisierbar ist. Das erfindungsgemäße Schwimmelement zeichnet sich also im ganzen durch leichtes Gewicht, eine wenige Teile umfassende Bauanordnung sowie eine Eigenschwingungen vermeidende

dienende

und der Gesamtstabilität^v"ausreichende Steifigkeit aus.

Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die Umspannung mindestens zwei jeweils endlos verlaufende, mit einer Spanneinrichtung kraftschlüssig verbundene und durch diese mit Vorspannung beaufschlagte Gurte*fseile)umfaßt, die durch im hinteren und vorderen Teil des als als MittelSektion ausgebildeten Grundelements vorgesehene Querbohrungen sowie in von der MittelSektion beabstandeten Ausnehmungen an den als Spanten ausgebildeten Auslegern kraftschlüssig geführt sind, wobei die Gurte sowohl im Bereich der Oberseite als auch im Bereich der Unterseite des Schwimmelements liegen. Die umlaufenden Gurte lassen sich mittels der Querbohrungen sowie der Spantenausnehmungen besonders einfach montieren, indem jeder Efidlosgurt einfach geführt und mit nur jeweils einer Spanneinrichtung, an der die Gurtenden kraftschlüssig befestigt sind, vorgespannt ist. Mit Führung der Gurte im Tritt- und Bodenbereich des Schwimmelements ergibt sich dessen ausgezeichnete räumliche Stabilität, wobei die auf Seitenflächen eines Mantels, einer Verkleidung oder einer Umhüllung des Schwimmelements einwirken-

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den Querkräfte von der Umspannung aufgenommen und in die zu dem Grundelement quer liegenden Spanten übergeleitet werden.

Die Gurte, Seile od.dgl. können von den Auslegern, Spanten od.dgl. sich kreuzweise überschneidend aufgespannt sein, so daß die wirksame mit Querkräften beaufschlagbare Seitenfläche des Schwimmelements in besonders einfacher Weise vergrößert ist. Dabei ist es besonders vorteilhaft, die Gurte od.dgl. an Überschneidungsstellen oder Knotenpunkten fest, insbesondere durch Schweißung, Klebung od.dgl. miteinander zu verbinden. Die festen Knotenpunktverbindungen sorgen in besonderem Maße für eine gleichmäßige Querkraftaufnahme und -verteilung mittels der Gurte oder Seile an die Ausleger oder Spanten.

Besonders zweckmäßig ist es, uberexnanderlxegende Querbohrungen in dem Grundelement in dessen Längsrichtung gegeneinander zu versetzen, so daß die von den Gurten od.dgl. auf das Grundelement ausgeübten Kräften von diesem großflächig und verteilt aufgenommen werden.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können die Umspannung bzw. die Gurte oder Seile im wesentlichen im hinteren Teil sowie im Mittelteil des Grundelements vorgesehen sein. Damit erreicht man, daß das Grundelement, insbesondere eine Mittelsektion relativ langbauend ausgeführt sein kann, wobei die Stabilität des Schwimmelements im Stand- und Schwimmbereich gewährleistet ist, ohne daß das Grundelement in Längsrichtung übermäßig auf Biegung beansprucht ist.

Die Gurte, Bänder od.dgl. können rechteckförmigen Querschnitt aufweisen und an den Auslegern, Spanten od.dgl. hochkant oder flach verlaufend mittels entsprechender Ausnehmungen, Bohrungen oder Befestigungsmittel festgelegt sein. Mit hochkant verlaufenden Gurten kann einem seitlichen Ausbiegen der Gesamtkonstruk-

tion besonders wirksam begegnet bzw. die Querstabilisierung des Schwimmelements einfach erhöht werden. Flach laufende Gurte oder Bänder sorgen für besonders günstige Stabilitätsverhältnisse der mit Kräften beaufschlagten Tritt- und Schwimmfläche des Schwimmelements, ohne daß die Wirkung des GesamtVerbundes von Umspannung, Grundelement und Querauslegern beeinträchtigt ist.

Es ist besonders zweckmäßig, als Material für die Umspannungselemente wie Gurte, Seile, Bänder, Spannstäbe od.dgl. Kevlar, Carbon oder entsprechende Materialien zu verwenden, da diese Materialien auf hohen Zug beanspruchbar sind, ohne daß eine Dehnung bzw. eine elastische Verformung eintritt. Auf diese Weise lassen sich also besonders große Zugspannungen neben der Einhaltung eines beachtlichen Sicherheitsfaktors erzielen. Dabei kann die der Festigkeit der Umspannung dienende Materialeigenschaft noch dadurch verbessert werden, daß die Gurte, Seile, Bänder, Spannstäbe od.dgl. mit einem Kunstharzüberzug versehen werden. Infolge dieses Überzuges lassen sich die Umspannungselemente auch besonders einfach in Bohrungen des Grundelements bzw. in Ausnehmungen der Querausleger oder -träger einführen.

Die derzeit übliche, aus Materialien wie PE, GFK, ABS od.dgl. bestehende Umhüllungshaut des Schwimmelements eignet sich besonders gut für eine kraftschlüssige Verbindung mit der Umspannung, mit den Auslegern und/oder dem Grundelement. Mit gezielt gewählten Verbindungspunkten oder -bereichen können die statischen Verhältnisse weiter verbessert werden.

Die außerordentlich stabile Gesamtkonstruktion des erfindungsgemäßen Schwimmkörperelements erlaubt es, daß auch die Schub- bzw. Querkräfte aufnehmenden Konstruktionsträgerelemente wie das Grundelement und die Querausleger leichtbauend ausgeführt sein können. So können diese in an sich bekannter Weise ein räumliches Fachwerk bilden oder aus einem mit Trägermaterial umgebenen Hartschaumstab oder -element bestehen.

Weitere Ausbildungsmöglichkeiten, Zweckmäßigkeiten und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung der in der schematisierten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele hervor. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine axonometrische Darstellung der erfindungsgemäßen Schwimmelement-Grundkonstruktion mit zwei Gurten,

Fig. 2 und 3 jeweils eine Schnittdarstellung eines

Grundelements mit an diesem angeordneten Spanten,

Fig. 4 eine weitere axonometrische Darstellung eines erfindungsgemäßen Schwimmelements mit sich kreuzweise überschneidenden Gurten und

Fig. 5 und 6 teilweise im Schnitt dargestellte Ansichten von in Leichtbauweise ausgeführten Trägerelementen.

Nach Fig. 1 umfaßt ein Mittelstück eines Segelbretts 123 ein als Mittelsektion 1 ausgebildetes Grundelement, das als Trägereinrichtung dient und Schubspannungen aufnimmt. In dem hinteren Teil sowie zwischen Mittel- und Vorderteil der Mittelsektion sind seitlich als Spanten 2 ausgebildete Ausleger angebracht, die an ihren Enden in der Ober- und Unterseite als Ausnehmung je eine Kerbe oder einen senkrechten Schlitz 21 aufweisen (s.Figuren 2 und 3). Die Spanten 2 dienen zur Aufnahme und Überleitung der quer auftretenden Kräfte.

Ein Obergurt oder -seil 31 und ein Untergurt oder -seil 32 mit rechteckförmigen Querschnitten sind in entsprechende Schlitze der Spanten 2 eingefügt und verlaufen durch Bohrungen 11 im

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hinteren und vorderen Teil der MittelSektion 1 . Mit am hinteren Ende des Schwiinmelements 123 liegenden Spanneinrichtungen 4 sind die Enden des Gurtes 31 bzw. 32 jeweils kraftschlüssig derart miteinander verbunden, daß die Gurte 31 bzw. 32 unter Spannung gehalten bzw. fest gespannt sind. Auf diese Weise ist an der MittelSektion 1 und den Spanten 2 eine im Tritt- und Bodenbereich des Schwimmelements 123 liegende selbständige Umspannung 3 ausgebildet, die zusammen mit der Mittelsektion 1 und den Spanten 2 für den Körper des Schwimmelements 123 eine selbsttragende und frei spannende bzw. aufgespannte Konstruktion nach Art eines räumlichen Fachwerks ergibt. Dieses die Grundform des Schwimmelements 123 bestimmende Spann- und Tragwerk wird mit einer in der Zeichnung nicht dargestellten Außenhaut oder Verkleidung, z.B. aus PE, GFK, ABS od.dgl., umgeben, so daß man ein leichtes und stabil bauendes Segelbrett erhält. Übereinanderliegende Bohrungen 11 sind in Achsrichtung der Mittelsektion 1 gegeneinander versetzt, damit die von den Gurten 31 und 32 auf die Mittelsektion ausgeübten Druckkräfte von diesem großflächig und verteilt aufgenommen werden. Die Gurtdurchführungen oder Querbohrungen 11 im vorderen Teil die Mittelsektion sind von seinem Vorderende so weit entfernt, daß eine Biegebeanspruchung der Mittelsektion in Längsrichtung vermieden oder kleingehalten ist.

Ein Spann- und Tragwerk nach Fig. 4 unterscheidet sich von der Konstruktion nach Fig. 1 dadurch, daß Gurte oder Seile 31 und 32 von Hochkanten der Spanten 2 kreuzweise aufgespannt werden. Dabei entstehende Überlappungsstellen oder Knotenpunkte 30 der Gurte 31 und 32 führen zur Unterteilung des Spannwerks in Form eines Geflechts, so daß die Kraftführung und -leitung der Gesamtkonstruktion in besonders günstiger Weise verteilt ist. Zur Steigerung dieser Wirkung können die Gurte 31 und 32 an den Knotenpunkten 30 durch Schweißung, Klebung oder eine andere Befestigung fest miteinander verbunden sein.

Die Verbindung der Gurte 31 und 32 mit den Spanten 2 ist kraftschlüssig. Dies ist durch die bereits beschriebene Führung der

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Gurte in den Kerben oder Schlitzen 21, oder durch eine geeignete Befestigung 23 der Umspannung 3 an den Auslegern oder Spanten 2o (s.Fig. 5) erreicht. Gurte, Seile oder Bänder rechteckförmigen Querschnitts können senkrecht oder flach geführt sein, wobei sie vorteilhaft in entsprechende senkrechte Ausnehmungen 21 bzw. in flache Ausnehmungen 22 der Ausleger oder Spanten 2 eingebracht sind (s.Fig. 3). Je nach Wahl des Querschnittsverlaufs kann dem Schwimmelement eine besondere Stabilitätskomponente in Queroder Senkrechtrichtung verliehen werden. Bei der Ausbildung des Spann- und Tragwerks hat sich eine Konstruktion mit vier Gurten, Bändern od.dgl. als besonders vorteilhaft erwiesen. Dabei kommen jeweils zwei Unter- und Obergurte zum Einsatz, die jeweils in nebeneinanderliegenden Ausnehmungen 211 und 212 geführt und gehalten sind (s.Fig. 3). Es ist besonders zweckmäßig, als Seil- oder Gurtmaterial Kevlar oder Carbonfaser zu verwenden, da diese Materialien sehr hoch auf Zug beanspruchbar sind, ohne daß deren Verformung stattfindet. Zur weiteren Verbesserung der Festigkeitseigenschaften der Gurte können diese in Kunstharz getränkt sein.

Mittelsektion 10 und Spanten 20 können zur weiteren Verminderung des Gesamtgewichts des erfindungsgemäßen Schwimmelements als stabförmiges Fachwerk ausgebildet sein, wie dies in den Figuren 5 und 6 gezeigt ist. Das Material der durch Schweißen oder Stecken verbundenen Stäbe 14, 24 und Platten 25 kann aus Leichtmetall, Kunststoff, Glasfaser, faserarmierten Kunststoffen od. dgl. bestehen. Das Grundelement oder die Mittelsektion 1 kann aus einem mit Trägermaterial 13 umgebenen Hartschaumstab 12 gebildet sein (s.Fig. 2 und 5). Dabei kann ein zwei Ausleger umfassendes ganzstückiges Querelement 20 mit dem Grundelement 10 vergossen sein (s.Fig. 5).

An Stelle der flexiblen Gurte, Seile oder Bänder können elastische Spannstäbe verwendet werden, die zur Ausbildung der Um-

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spannung zwischen die Ausleger bzw. zwischen diese und das Grundelement unter Beaufschlagung mit einer Vorspannung eingespannt werden.

Die im ganzen mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, daß die transversalschwingungen vermeidende Steifigkeit in der Längsachse des Schwimmelements mittels eines langgestreckten, nur die Mittelsektion des Schwimmelements bildenden Grund-elements erreicht ist und das Schwimmelement im übrigen aufgrunddes frei tragenden Spannwerks im wesentlichen masselos und damit außerordentlich leicht baut, wobei zugleich eine ausreichende Gesamtstabilität und Bruchfestigkeit erzielt ist. Die Erfindung gewährleistet also die im Segelbrettbau gewünschte besonders leichte Konstruktion sowie daneben die erforderliche Steifigkeit und Stabilität des im Fahrtzustand mit großen Kräften beaufschlagten Schwimmelements.

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Claims

Udo Vidic, Birkenhöhe 22, 2071 Ammersbek 2 3405178 Schwimme leinen t für Wassersportgerät Patentansprüche :

1. Schwimmelement für Wassersportgerät, wie z.B. Wellen- und Surfbretter, Windgleiter od.dgl., mit einem in Längsrichtung des Schwimmelements sich erstreckenden, Schubspannungen aufnehmenden Grundelement und mit einer das Grundelement umgebenden, die äußere Form des Schwimmelements bestimmenden Umhüllung, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundelement (1) und seitlich an diesem angeordnete Ausleger (2) wie Spanten od.dgl. mit einer Seile, Gurte, Bänder, Spannstäbe und/oder dgl. Elemente umfassenden, unter Vorspannung stehenden Umspannung (3) miteinander verbunden sind.

2. Schwimmelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umspannung (3) mindestens zwei jeweils endlos verlaufende, mit einer Spanneinrichtung (4) kraftschlüssig verbundene und durch diese mit Vorspannung beaufschlagte Gurtej( Seile) (31, 32) umfaßt, die durch im hinteren und vorderen Teil des als als Mittelsektion ausgebildeten Grundelements (1) vorgesehene Querbohrungen (11) sowie in von der Mittelsektion beabstandeten Ausnehmungen (21, 22) an den als Spanten ausgebildeten Auslegern (2) kraftschlüssig geführt sind, wobei die Gurte (31, 32) sowohl im Bereich der Oberseite als auch im Bereich der Unterseite des Schwimmelements (123) liegen.

3. Schwimmelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gurte, Seile (31, 32) od.dgl. von den Auslegern (2), Spanten od.dgl. sich kreuzweise überschneidend aufgespannt sind.

4. Schwinunelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gurte, Seile (31, 32) an od.dgl. Überschneidungsstellen oder Knotenpunkten (30) fest, insbesondere durch Schweißung [Klebung od.dgl ./71 miteinander verbunden sind.

5. Schwimmelement nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß übereinanderliegende Querbohrungen (11) in dem Grundelement (1) in dessen Längsrichtung gegeneinander versetzt sind.

6. Schwimmelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Umspannung (3) bzw. die Gurte oder Seile (31, 32) im wesentlichen im hinteren Teil sowie im Mittelteil des Grundelementes (1) vorgesehen sind.

7. Schwimmelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gurte (31, 32), Bänder od.dgl. rechteckförmigen Querschnitt aufweisen und an den Auslegern (2), Spanten od.dgl. hochkant oder flach verlaufend mittels entsprechender Ausnehmungen (21, 22), Bohrungen oder Befestigungsmittel (23) festgelegt sind.

8. Schwimmelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gurte (31, 32), Seile, Bänder, Spannstäbe od.dgl. aus Kevlar, Carbon oder entsprechenden Materialien bestehen.

9. Schwimmelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gurte (31, 32), Seile, Bänder, Spannstäbe od.dgl. mit einem Kunstharzüberzug versehen sind.

10. S chwimine 1 ement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die aus PE, GKP, ABS od.dig. bestehende Haut des Schwimmelements kraftschlüssig mit der Umspannung (3), mit den Auslegern (2) und/oder dem Grundelement verbunden ist.

11. Schwimmelement nach einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundelement (10) und/oder die Ausleger (20) in an sich bekannter Weise als räumliches Fachwerk ausgebildet sind.

12. Schwimmelement nach einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundelement (10) und/oder die Ausleger (2) aus einem mit Trägermaterial (13) umgebenen Hartschaumstab (12) bestehen.